PROGRAMMA PRELIMINARE DI SCIENZA E TECNOLOGIE APPLICATE. Classe: 2EL ITIS ELETTROTECNICO a.s: 2018/2019

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1 ISTITUTO D ISTRUZIONE SUPERIORE "G. VERONESE - G. MARCONI" SEZIONE ASSOCIATA G. MARCONI Via T. Serafin, CAVARZERE (VE) Tel. 0426/ Fax 0426/ ipsiamarconi@veronesemarconi.it - Web: - Cod. Min. VERI PROGRAMMA PRELIMINARE DI SCIENZA E TECNOLOGIE APPLICATE (n. 3 ore a settimana) Docente: Prof.ssa MARCHESAN ELISABETTA Classe: 2EL ITIS ELETTROTECNICO a.s: 2018/2019 STRUMENTI DIDATTICI E SUSSIDI UTILIZZATI Libro di testo: A. MONDADORI SCUOLA SCIENZA E TECNOLOGIE APPLICATE 2 ED / ELETRONICA ED ELETTROTECNICA COPPELLI MARCO / STORTONI BRUNO Fotocopie, dispense, appunti dell insegnante Software didattico Laboratorio di Sistemi CONSIDERAZIONI GENERALI Finalità didattiche. Gli allievi, durante il corrente anno scolastico, hanno imparato a : conoscere le caratteristiche funzionali e di impiego dei dispositivi elettrici per il comando e misura della corrente elettrica; per la misura della tensione elettrica, di resistenze elettriche e di potenza elettrica; saper inserire opportunamente strumenti di misura in circuiti elettrici; conoscere le tecniche di risoluzione di reti elettriche; progettare piccoli circuiti elettrici; saper valutare un bilancio energetico in un circuito elettrico; consultare documenti tecnici vari; saper leggere e riportare su carta schemi elettrici secondo normativa CEI; descrivere e documentare il lavoro svolto. Obiettivi minimi richiesti. L allievo al termine del primo anno scolastico, per quel che riguarda questa disciplina, avrà raggiunto almeno gli obiettivi sotto elencati: comprendere il significato di carica elettrica; conoscere la differenza fra conduttore ed isolante; saper riconoscere i vari metodi per elettrizzare un corpo; conoscere la definizione di intensità del campo elettrico;

2 saper rappresentare un circuito elettrico; saper utilizzare vari metodi per la risoluzione di semplici reti lineari; saper valutare le principali grandezze elettriche di un circuito elettrico; PROGRAMMA DIDATTICO Modulo n 1: SICUREZZA, PREVENZIONE E PROTEZIONE DLgs 81/ RISCHIO ELETTRICO, RISCHIO VDT - Comprendere e saper fornire la definizione di rischio elettrico - Comprendere il concetto e saper fornire la definizione di Soglia di percezione, Soglia di tetanizzazione; difficoltà respiratorie ed arresto respiratorio; Fibrillazione ed arresto cardiaco; Ustione; - Comprendere e saper fornire la definizione di rischio al VDT - Comprendere il concetto e saper fornire le modalità di prevenzione e protezione davanti ad un computer - Percezione corrente elettrica: dalla curva di eccitabilità della cellula alla curva di pericolosità della corrente - tempo; valutazione degli effetti della corrente ad alte frequenza; Valutazione degli effetti delle corrente alternata e corrente continua; Effetti fisiopatologici della corrente - Soglia di percezione; - Soglia di tetanizzazione; - Difficoltà respiratorie ed arresto respiratorio; - Fibrillazione ed arresto cardiaco; - Ustione; - Impedenza del corpo umano: simulazione del corpo umano con ZB; - Concetto di tensione di contatto: UT - Limiti di pericolosità della corrente; - Tensione di contatto massima ammissibile; - Differenza tra valori di tensione alternata e continua; - Tensione di terra - Protezione dai contatti indiretti (definizioni base: isolamento principale, secondario, supplementare) - Utilizzo dei dispositivi di protezione personale (DPI) - Funzionamento del differenziale - lavoro al VDT: elementi di prevenzione e protezione - sorveglianza sanitaria Modulo n 2: STRUTTURA DELLA MATERIA E FENOMENI ELETTRICI Cariche elettriche: - Comprendere che esistono due tipi di carica elettrica 2

3 - Conoscere le interazioni fra cariche - Saper definire e comprendere il principio della conservazione della carica -Distinzione fra le cariche elettriche - Interazioni fra cariche elettriche - Concetto di conservazione della carica elettrica Modello di atomo: - Conoscere la struttura dell'atomo e la distribuzione delle cariche al suo interno - Comprendere cos'è uno ione - Saper determinare se uno ione è positivo o negativo - Definizione dell'atomo come elemento fondamentale della materia - Modello atomico - Definizione di ione - Interazioni fra le cariche elettriche (Unità didattica 1.1) Conduttori, isolanti e semiconduttori: - Conoscere la distinzione fra conduttore, isolante e semiconduttore - Conoscere l'interpretazione microscopica di questa distinzione - Sapere fornire esempi di materiali appartenenti alle tre categorie - Distinzione fra materiali conduttori ed isolanti - Cenni sui materiali semiconduttori - Concetto di carica elettrica Elettrizzazione per strofinio, per contatto e per induzione: - Conoscere cosa significa elettrizzare un materiale - Conoscere la differenza fra i vari tipi di elettrizzazione - Distinzione fra i modi esistenti in natura per elettrizzare un corpo 3

4 - Concetto di carica elettrica e concetto di conduttori, isolanti e semiconduttori Campo elettrico: - Saper definire il concetto di campo di forze - Saper rappresentare il campo elettrico mediante le linee di forza in casi semplici (distribuzione di carica sferica e piana). - Conoscere la definizione di intensità del campo elettrico - Comprendere il concetto di energia potenziale elettrostatica - Conoscere l'espressione formale della legge di Coulomb - Concetto e definizione di campo di forze - Rappresentazione del campo elettrico tramite linee di forza - Definizione di intensità del campo elettrico - Definizione di energia potenziale elettrostatica - Legge di Coulomb - Concetto di grandezza vettoriale - Concetti di forza, lavoro, energia Elementi costitutivi di una rete elettrica: Modulo n 3: CIRCUITO ELETTRICO - Sapere che un circuito elettrico è sempre costituito da alcuni elementi fondamentali e ricorrenti - Sapere che questi elementi sono rappresentati da simboli convenzionali - Saper enunciare le definizioni di nodo, ramo, maglia - Saper individuare i nodi, i rami e le maglie di un circuito - Definizione di circuito elettrico - Norme CEI per il disegno degli schemi elettrici - Definizioni di nodo, ramo, maglia - Concetto di carica elettrica - Concetto di conduttore e isolante Concetto di corrente e forza elettromotrice: 4

5 : - Conoscere e saper fornire la definizione di corrente - Conoscere e saper fornire la definizione di forza elettromotrice - Comprendere il legame fra le due grandezze - Comprendere la differenza fra moto ordinato e moto casuale delle cariche elettriche - Saper usare operativamente la definizione di corrente elettrica - Definizione di corrente elettrica - Definizione di differenza di potenziale e di forza elettromotrice - Verso reale e verso convenzionale della corrente -Definizione di carica elettrica e relativa unità di misura - Definizione di conduttori e isolanti e cenni sulla loro struttura Misurazione delle grandezze elettriche: : - Conoscere le specifiche fondamentali degli strumenti di misura - Comprendere il concetto di errore di inserzione - Conoscere gli strumenti per la misura delle grandezze elettriche - Saper inserire correttamente gli strumenti per effettuare le misure richieste - Saper definire ed usare multipli e sotto multipli delle unità di misura in base al Sistema Internazionale. Misura e collaudo: - Saper scegliere lo strumento in base alla grandezza da misurare ed alla precisione richiesta - Saper organizzare in tabelle le misure rilevate. - Il Sistema Internazionale di misura - Errore di inserzione - Specifiche fondamentali degli strumenti di misura - Conoscenza delle parti fondamentali costituenti un circuito elettrico La legge di Ohm: : - saper enunciare la legge di Ohm - saperne definire il campo di validità - saperla rappresentare graficamente - saperla applicare per la soluzione di semplici problemi - data una situazione reale, saper valutare l'applicabilità o meno della legge e suo campo di validità 5

6 - Conoscenza delle grandezze elettriche fondamentali - Uso dei diagrammi cartesiani Codice a colori dei resistori: - sapere che esistono valori definiti di resistenza per i componenti commerciali - conoscere il concetto di tolleranza - saper calcolare l'intervallo dei valori possibili per un resistore conoscendone la tolleranza - Valori commerciali dei resistori - Classificazione dei resistori in base alla potenza dissipabile - Concetto di tolleranza - Concetto di energia e di potenza Resistenze in serie e parallelo: Modulo n 4: RETI ELETTRICHE - Sapere che più resistenze possono combinarsi in serie e in parallelo - Sapere che le combinazioni di resistenza danno luogo a valori totali equivalenti - Saper enunciare le definizioni di resistenze serie e parallelo - Saper calcolare la resistenza equivalente - Saper riconoscere le combinazioni serie e parallelo. - Resistenze in serie e parallelo - Calcolo della resistenza equivalente - Collegamenti misti - Concetto di resistenza elettrica Resistenze trascurabili e corto circuito: - Sapere cos'è una rappresentazione ad elementi concentrati - Sapere quali sono i criteri per ritenere trascurabile una resistenza nelle connessioni serie e parallelo - Sapere in cosa consiste un corto circuito e quali sono gli effetti conseguenti 6

7 - Individuare le resistenze trascurabili nelle connessioni serie e parallelo - Individuare un corto circuito - Rappresentazione ad elementi concentrati - Criteri per la trascurabilità delle resistenze in serie o in parallelo - Concetto di corto circuito - Resistenze in serie e parallelo La legge di Ohm per un circuito chiuso: - Sapere che in un circuito chiuso (maglia) la somma delle tensioni applicate, ciascuna col suo segno, è uguale alla somma delle cadute di tensione - Ovvero che la somma algebrica delle tensioni applicate e delle cadute di tensione dà zero - Saper enunciare e scrivere la legge di Ohm per un circuito chiuso - Saper calcolare la corrente circolante conoscendo i valori delle tensioni applicate e le resistenze del circuito per una maglia - Calcolo della d.d.p. tra due punti qualsiasi di un circuito - Concetto di circuito elettrico 4.4 Cenni ai principi di Kirchhoff: : - Comprendere il concetto di circuito a più maglie - Comprendere che la somma delle correnti entranti in un nodo è uguale alla somma delle correnti uscenti dallo stesso (primo principio) - Comprendere che in una maglia la somma algebrica delle fem applicate è pari alla somma algebrica delle cdt lungo la stessa (secondo principio) - Saper enunciare i principi di Kirchhoff. - Data una rete elettrica a più maglie, saper impostare le equazioni ai nodi e alle maglie usando i principi di Kirchhoff. - Saper calcolare la ddp su un elemento di una maglia conoscendo le ddp presenti su tutti gli altri elementi della stessa. - Data una rete elettrica a più maglie, saper identificare le maglie indipendenti che la costituiscono e le correnti che percorrono i vari rami. - Circuiti a più maglie - Enunciato dei due principi di Kirchhoff - Conoscenza degli elementi costitutivi di un circuito elettrico - Concetti di fem e ddp 7

8 Modulo n 5: POTENZA ELETTRICA ED ENERGIA Concetto do potenza ed energia elettrica e loro misura - Comprendere e saper fornire la definizione di lavoro come effetto di una applicazione di forze ad un sistema - Comprendere il concetto e saper fornire la definizione di energia come capacità di un sistema di compiere lavoro - Sapere che l'energia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma e che la grandezza fisica attraverso cui avviene questa trasformazione è il lavoro - Saper definire l'unità di misura del lavoro e dell'energia - Comprendere e saper fornire la definizione di potenza come rapidità di trasformazione dell'energia - Conoscere le unità di misura delle grandezze trattate - Saper applicare i concetti di lavoro, energia e potenza al caso dei circuiti elettrici - Concetto e definizione di lavoro, energia, potenza e relative unità di misura - Conoscenza delle grandezze elettriche fondamentali MODULO 6: LA PROGRAMMAZIONE IN LINGUAGGIO C - C++ PER ARDUINO UNO comprendere e conoscere le diverse fasi per lo sviluppo di un programma; conoscere ed utilizzare il concetto di variabile (intera, reale, bool) ; saper inserire commento del codice; saper utilizzare gli operatori / e % sui numeri interi conoscere l istruzione di selezione semplice e doppia. conoscere e saper applicare l istruzione di selezione semplice e doppia. conoscere e saper effettuare l annidamento di istruzioni. Saper utilizzare variabili booleane - il linguaggio C e C++ - come si scrive un programma in C ed in C++ - l ambiente di lavoro di Arduino - scrittura di alcuni semplici programmi in C ed in C++ - struttura di un programma in C ed in C++ 8

9 - che cos è una variabile - cos è una costante - esercitazioni con le variabili e le costanti - esercitazioni con input ed output di dati - istruzioni in sequenza e commenti - prime esercitazioni con cicli annidati SEMPLICI PROGRAMMI IN C E C++ : INTRODUZIONE AD ARDUINO - PROGRAMMA N.1 ACCENSIONE DI UN LED CON ARDUINO - PROGRAMMA N.2 ACCENSIONE DI DUE LED CON ARDUINO - PROGRAMMA N.3 ACCENSIONE DI TRE LED CON ARDUINO MODULO 7: ALGEBRA DI BOOLE E SEMPLICI PORTE LOGICHE effettuare il conteggio binario; eseguire le conversioni da binario a decimale e viceversa; conoscere i simboli, il funzionamento, la tavola della verità e lo schema funzionale delle porte logiche NOT; AND; OR NAND; NAND; EX-OR e EX-NOR; applicare le leggi e le regole dell algebra booleana e semplificare le espressioni logiche; convertire espressioni booleane nella forma canonica di somma di prodotti; - ricavare l espressione logica e la tabella della verità di un qualsiasi circuito combinatorio dato; ridurre il circuito combinatorio nella sua forma minima di somma di prodotti; formalizzare il problema in funzione delle specifiche date; realizzare il circuito combinatorio corrispondente ad una tabella della verità. C Sistemi di numerazione binario: - sistemi di numerazione posizionale - sistema decimale - sistema binario - conversione binario-decimale e decimale-binario Porte logiche e algebra di Boole: - Richiami sulla teoria degli insiemi; - Algebra degli insiemi; - Concetti fondamentali e postulati (OR-AND-NOT); - Interpretazione dei concetti e dei postulati; - Teorema dell idempotenza; - Teorema della doppia negazione o dell involuzione; - Teorema dell assorbimento; - Teorema di De Morgan; - Generalizzazione del teorema di DeMorgan; - Le funzioni OR esclusivo (EX-OR) e NOR esclusivo (EX-NOR); - Rappresentazione delle funzioni logiche nel dominio del tempo 9

10 METODOLOGIA DIDATTICA Lezioni frontali Lezioni dialogate e/o interattive Lavori di gruppo Attività di laboratorio Didattica laboratoriale (lavoro cooperativo, gruppi) MODALITA' DI VALUTAZIONE E CRITERI Valutazione iniziale Si ritiene indispensabile mettere in atto una valutazione iniziale delle conoscenze e abilità di partenza degli alunni per meglio calibrare l azione formativa, attraverso: l analisi dei prerequisiti l attenzione per le situazioni personali (bisogni, interessi, bagaglio di esperienze di apprendimento, ecc.) l individuazione delle competenze di base attese Valutazione Formativa e Sommativa I criteri valutativi saranno messi in atto sia durante tutto l anno scolastico (valutazioni in itinere), al fine di garantire un regolare monitoraggio della situazione di apprendimento ed un eventuale recupero delle difficoltà, sia alla conclusione di ogni singolo quadrimestre (valutazione sommativa). Gli elementi che concorreranno, altresì, al formarsi della valutazione saranno: partecipazione al dialogo educativo; comportamento in classe e rapporto con compagni e con il docente; impegno dimostrato; abilità e conoscenze conseguite in ciascuna disciplina Per i criteri di valutazione si fa riferimento alla griglia di corrispondenza dei voti ai descrittori di livello per il primo e secondo Biennio Riformato che è pubblicata nel POF dell istituto. ATTIVITA DI RECUPERO, CONSOLIDAME NTO, RINFORZO Recupero: Curricolare ed in itinere. Consolidamento: ripasso dei principali contenuti teorici dopo motivata richiesta da parte degli alunni; in occasione della correzione in classe degli elaborati prodotti dagli alunni; mediante il dibattito suscitato nella classe durante le interrogazioni orali. Rinforzo: esercitazioni durante la normale trattazione dei contenuti; esercitazioni in prossimità dei momenti di verifica scritta. 10

11 Cavarzere, Prof.ssa Elisabetta Marchesan 11